用驻波法测声速

1、用驻波法测声速实验目的1学会用驻波法测空气中的声速2学会用逐差法处理实验数据实验仪器实验原理频率介于20Hz20kHz的机械波振动在弹性介质中的传播就形成声波，介于20kHz500MHZ的称为超声波，超声波的传播速度就是声波的传播速度，而超声波具有波长短，易于定向发射和会聚等优点，声速实验所采用的声波频率一般 都在20KHZ60kHz之间。在此频率范围内，采用压电陶瓷换能器作为声波的发 射器、接收器、效果最佳。使S1发出一平面波。S2作为超声波接收头，把接收到的声压转换成交变的 正弦电压信号后输入示波器观察，示波器置扫描方式。S2在接收超声波的同时还反射一部分超声波。这样，由 S1发出的超声波

2、和由S2反射的超声波在S1和 S2之间产生定域干涉。当S1和S2之间的距离L恰好等于半波长的整数倍时，即L k ， k = 0， 1， 2， 3 ;2形成驻波共振。任意两个相邻的共振态之间，S2的位移为，L Lk i Lk (k 1) k2 2 2所以当S1和S2之间的距离L连续改变时，示波器上的信号幅度每一次周期性变 化，相当于S1和S2之间的距离改变了一。此距离-可由读数标尺测得，频率f2 2由信号发生器读得，由f即可求得声速。实验步骤只有当换能器S1和S2发射面与接收面保持平行时才有较好的接收效果；为了得到较清晰的接收波形，应将外加的驱动信号频率调节到发射换能器S1谐振频率点处，才能较好

3、地进行声能与电能的相互转换，提高测量精度，以得到较好的实验效果。超声换能器工作状态的调节方法如下： 各仪器都正常工作以后，首先调节声速测 试仪信号源输出电压（100m 500mV之间），调节信号频率（在2545kHz）,观 察频率调整时接收波的电压幅度变化， 在某一频率点处（34.537.5kHz之间）电 压幅度最大，同时声速测试仪信号源的信号指示灯亮，此频率即是压电换能器S1、S2相匹配的频率点，记录频率Vi,改变S1和S2之间的距离，适当选择位 置（即：至示波器屏上呈现出最大电压波形幅度时的位置 ），再微调信号频率，如此重复调整，再次测定工作频率，共测 5次，取平均值一°。将测试

4、方法设置到连续波方式，把声速测试仪信号源调到共振工作频率（根据共振特点观察波幅变化进行调节）。在共振频率下，将S2移近S1处，依次记下各振幅最大时的读数标尺位置Li、L2共10个值；记下室温t ;实验数据序号12345678f Hz3716437165371673716837168371693716837169Xn8.060cm8.500cm8.968cm9.422cm9.890cm10.360c10.820c11.276cmmm序号9116f Hz3716937168371683716837168371693716937169Xn11.746c12.204c12.660c13.120c13.590c14.040c14.500c14.960cmm'mmmmmm实验数据处理L4=3.770cmL8=3.760cmL1=3.782cmL2=3.774cmL3=3.776cmL5=3.756cmL6=3.752cmL7=3.754cmLn 平均值=3.76